MühaziRƏ №7 setm-in iş prinsipi

SETM-in konstruksiyası
Sabit tunel cərəyanı rejimində işləyən SETM-in sadələşmiş quruluş sxemi şəkil 2.3-də verilmişdir. İti uc üçkordinatlı pyezomühərrikə, nümunə isə - platformaya bərkidilmişdir, addım mühərrikinin köməyi ilə yerdəyişmə edir və nümunənin iti uca 0.1 mkm dəqiqliklə veriməsini və tədqiq olunan sahənin seçilməsini təmin edir.

Skanedici iti ucu idarə etməklə elektron blokundan X- döndərilir, Y – pyezomühərriklərlə gərginlik verilir. Z-pyezomühərriklərə əks rabitə ilə gərginlik verilir, “iti-nümunə” zəncirində verilmiş cərəyan səviyyəsini stabilləşdirir. U (x, y)   Z (x, y) qeydiyyatı üçün EHM istifadə edilir ki, bu da nümunə səthinin qurulması haqqında dəlillərin sayılmasının həyata keçirilməsinə imkan verir.

SETM iş qabiliyyətini yoxlayan qurğuya çox ciddi və bir qədər ziddiyyətli tələblər qoyulur: birinci tələb odur ki,, onlar mümkün qədər qurğunun yüksək sərtliyində böyük yerdəyişməni təmin etməlidirlər. Bu mexaniki titrəyişdən müdafiə üçün zəruridir, yəni, onlar öz xüsusi mexaniki titrəyişlərində yüksək tezliyə malik olmalıdır ki, zəruri cəld təsir etməni təmin etsin. İkincisi tələbdə isə verilmiş yerdəyişmə yenidən törədilə bilən olmalıdır və mümkün qədər idarəedici gərginlikdən xətti asılı olmalıdır. Üçüncü tələbdə idarəedici siqnalların gücünü azltmaq zəruridir. Belə ki, güclü yerli mənbə temperatur qradiyenti əmələ gətirir ki, bu da temperatur axınına gətirib çıxarır.

Elektrik enerjisini mexaniki enerjiyə keçirməni 40 %-ə çatdıran yüksək elektromexaniki əmsala malik olan bu keyfiyyətlər pyezokeramikdən ЦТС mühərrikini qismən tam təmin edir. Pyezokeramikanın çatışmazlıqlarına misal kimi, hiss olunacaq histerizisi və onunla bağlı qeyri xəttiliyi göstərmək olar.

İdarə edici gərginliyin tez dəyişməsindən sonra pyezokeramikanın ölçüləri zamandan asılı olur: sıçrayışlarla dəyişir, sonra yavaş-yavaş sürüşən olur və bir neçə dəqiqə müddətində stasionar qiymətə çatır. Verilmiş dərəcələnmiş gərginlik-yerdəyişmə asılılığı yolu ilə SETM-in cizgilənmiş xarakteristikasını görünüş çətinləşdirir və burada ölçmə üsulundan asılı olan dərəcələnmə mərhələsindən kənara çıxma halları mümkündür. Keramika ЦТС-19 pyezoəmsalı maye helium temperaturuna (4.2 K) qədər soyutduqda iki dəfə azalır, krip və histerezis tamamilə kənarlaşdırılır.


EHM

Şəkil 2.5. SETM tipik sadələşdirilmiş sxemi

Şəkil 2.5. Kapilyara görə verilən maye qatı altında ölçmə üçün SETM sxemi: 6 – maye verilən kapilyar (qalan dəlillər mətində verilir).

İki konstruksiya qismən daha geniş yayılıb: tripod, üç ortoqonal sütunlardan yığılmış, şəkil 2.5-də göstərilmişdir. Şəkildən göründüyü kimi, borulu element, Z oxu boyunca uzanan və iki qarşılıqlı perpentikulyar istiqamətdə əyilmiş (şəkil 2.6), iti uc 2-in skan edilməsi üçün borulu pyezoelement 1 istifadə edilir və xarici elektrod dörd sektora bölünmüşdür.

İdarə edici gərginliyi əks qütblü xarici elektrodlar cütünə verildikdə borucuq əyilir və müstəvidə (x, y) iti ucun yerini dəyişir. Daxili silindirik elektroda verilən gərginlik iti uc 2-nin Z oxu boyunca nümunə 3-ə nisbətən yerdəyişməsini idarə edir. 4 və 5 vinti iti uc və nümunə arasındakı sərt və zərif başlanğıc qurğu boşluğudur.

Biomorf pyezoelementlərə əsaslanmış intiqalı ayırmaq lazımdır gəlir ki, 1 V gərginlik verdikdə iti ucun yüzlərlə və minlərlə anqstrem yerdəyişməsinə imkan verir.

Xüsusi tezlik onlarla kilohersdən vahid kilohersə qədər azalır. Əgər, nəzərə alınsa ki, titrəyiş dəf edilir, onun tezliyi vahiddən bir neçə yüz hers diapozonda yerləşir, sistemin mexaniki rəqs tezliyi özünün kvadratına proporsional ziddir, onda sair bərabər şəraitlərdə skanedici sahənin artması səsin adekvat artma qiymətinə çatır. Bu halda qeyristabillikdən idarəedici elektrik gərginliyi və istilik dreyfin səsi də artır. Titrəyişə davamlılıq özünün xüsusi tezliyi  ilə təyin edilir. Əgər hesab edilsə ki, pyezoskanerin kütlə sıxlığı pyezoelementin kütləsi m ilə təyin edilir, onda x məsafəsində enerji deformasiyasının kənara çıxmasını E  m2x2 kimi qiymətləndirmək olar. Bu kəmiyyət bəzi əmsallarla cihazın həndəsəsindən və pyezomaterialın elektromexaniki rabitə əmsalından asılıdır, elektrik sahəsinin enerjisinə bərabərdir. Dielektrik keçiricilikli  pyezomateriala və sıxlığa  əlavə olunur. Verilmiş material üçün xarakterik olan E qiyməti yuxarıdan E_pr ilə məhdudlaşır (onu deşik açan gərginliklə və yaxud çevricilərin qeyrixətti verilmiş qiymətindən istifadə edərək təyin etmək olar). Bu halda alırıq ki, ²x₂ hasili və yerdəyişmə həddi x öz verilmiş xüsusi tezliyində  elementin ölçüsündən asılı olmur, ancaq onun formasından və deformasiyanın növündən; uzanmadan, əyilmədən və s. asılı olur.

O ki qaldı termostabilliyə, binada temperatur dəyişməsində istilik mübadiləsi səth sahəsinə mütənasibdir, daha doğrusu, kvadratın L ölçüsünə, istilik tutumu – həcmdir (L³)-ə xarakterikdir. Beləliklə, temperaturun dəyişmə sürəti (dT/dt1/L) və ölçüsü L-dən asılı deyil. Bu baxımdan pyezoelementin ölçüləri ixtiyari ola bilər və cihazın mikrominiatürləşməsi cəhdinə ehtiyac qalmır. SETM-in konstruksiyaları konkret tələbatlardan, tədqiqatın irəli sürülən tapşırığından istifadə edilməklə seçilməlidir.